半導(dǎo)體線(xiàn)寬檢測(cè)的首個(gè)ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布

近日，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）正式發(fā)布了微束分析領(lǐng)域中的一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：“基于測(cè)長(zhǎng)掃描電鏡的關(guān)鍵尺寸評(píng)測(cè)方法”（Microbeam analysis — Scanning electron microscopy — Method for evaluating critical dimensions by CD-SEM (ISO 21466)），該標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院和微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心的丁澤軍團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)制定，是半導(dǎo)體線(xiàn)寬測(cè)量方面的首個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也是半導(dǎo)體檢測(cè)領(lǐng)域由中國(guó)主導(dǎo)制定的首個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布有助于促進(jìn)半導(dǎo)體評(píng)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，并提升我國(guó)在半導(dǎo)體行業(yè)的國(guó)際影響力和競(jìng)爭(zhēng)力。

半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展日新月異，對(duì)集成電路器件加工尺寸的控制也要求日趨精細(xì)。芯片上的物理尺寸特征被稱(chēng)為特征尺寸，其中最小的特征尺寸稱(chēng)為關(guān)鍵尺寸（CD），其大小代表了半導(dǎo)體制造工藝的復(fù)雜性水平。對(duì)CD測(cè)量也可稱(chēng)為納米尺度線(xiàn)寬測(cè)量，目前半導(dǎo)體的刻蝕線(xiàn)寬已經(jīng)降到10 nm以下，其測(cè)量的精準(zhǔn)性直接決定著器件的性能。納米器件尺度的準(zhǔn)確和精確（精度<1 nm）測(cè)量技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，也是極具挑戰(zhàn)性的工作。人們已經(jīng)發(fā)展了多種測(cè)量技術(shù)手段，如散射測(cè)量、原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡，而測(cè)長(zhǎng)掃描電鏡（CD-SEM）是半導(dǎo)體工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與線(xiàn)寬測(cè)量的最為簡(jiǎn)便和高效的方法。然而，由于掃描電鏡的二次電子信號(hào)發(fā)射在線(xiàn)寬邊沿處的加強(qiáng)效應(yīng)，納米級(jí)線(xiàn)寬的CD-SEM圖像的解析需要建立高精準(zhǔn)算法。

丁澤軍團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事電子束與材料相互作用領(lǐng)域里的基礎(chǔ)研究，發(fā)展了目前國(guó)際上最為先進(jìn)的用于掃描電子顯微術(shù)和表面電子能譜學(xué)的Monte Carlo模擬計(jì)算方法，他們結(jié)合了NIST研究團(tuán)隊(duì)提出的“基于模型數(shù)據(jù)庫(kù)”（MBL）方法，提出了該“基于測(cè)長(zhǎng)掃描電鏡的關(guān)鍵尺寸評(píng)測(cè)方法”的ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IS）。標(biāo)準(zhǔn)文檔指定了利用CD-SEM成像表征刻蝕線(xiàn)寬的結(jié)構(gòu)模型及其相關(guān)參數(shù)、Monte Carlo模擬模型和成像掃描線(xiàn)計(jì)算方法、MBL數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造方法和文件格式、圖像匹配擬合程序和CD參數(shù)定值法。與傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)閾值方法相比，該測(cè)量方法能夠給出準(zhǔn)確的CD值，并且把線(xiàn)寬測(cè)量從單一參數(shù)擴(kuò)展到包含結(jié)構(gòu)形貌特征的信息，適用于如晶圓上的柵極、光掩模、尺寸小至10 nm的單個(gè)孤立的或密集的線(xiàn)條特征圖案，這不僅為半導(dǎo)體刻蝕線(xiàn)寬的CD-SEM準(zhǔn)確評(píng)測(cè)確定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也為一般性納米級(jí)尺寸的其它測(cè)量法提供了參考。

研究團(tuán)隊(duì)自2011年始，在“973”項(xiàng)目“納米測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)研究”課題“基于SEM的納米測(cè)長(zhǎng)模型”的研究成果基礎(chǔ)上，于2014年在ISO/TC202/SC4做了新標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目提案報(bào)告，2015年遞交投票新標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目提案，2016年5月投票通過(guò)予以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IS）正式立項(xiàng)。該標(biāo)準(zhǔn)草案先后經(jīng)歷了四輪成員國(guó)投票，于2019年9月27日終輪投票通過(guò)，標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已正式出版（https://www.iso.org/standard/70944.html）。

參與該標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)研究和制定工作的團(tuán)隊(duì)主要成員為：鄒艷波（現(xiàn)新疆師范大學(xué)）、李永鋼（現(xiàn)中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）、李會(huì)民（現(xiàn)中國(guó)科大超級(jí)計(jì)算中心）。上述研究得到科技部“973”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委和中國(guó)科大超算中心的支持。